本发明公开了一种基于原子力的角位移传感器，包括压电陶瓷驱动器底座、压电陶瓷驱动器、原子刻度盘、原子探针、微悬臂、激光器、位敏光电探测器、放大器、反馈控制器和电脑；压电陶瓷驱动器底座设置在机床旋转轴端面中心，压电陶瓷驱动器底座受反馈控制器和电脑控制；原子刻度盘设置在压电陶瓷驱动器上，在刻度盘表面安装三个标记原子；在原子刻度盘上方设置微悬臂，微悬臂末端连接原子探针和反射镜；输出的激光经过反射镜反射后，把携带标记原子起伏位置的光信号输入位敏光电探测器并被放大器放大，输入反馈控制器和电脑存储分析。在机床轴旋转前后，扫描标记原子的位置变化，得到轴的转动角度，可实现角位移的快速、精确测量。